天线技术(西电第二版)第10章课程方案.ppt

第 10章 天线测试技术 ;10.1 天线测试条件 ;图10-1两类天线的辐射场区 （a） 口径型天线; （b）电小天线 ;10.1.2 最小测试距离 ;所以，因其距离不同而产生的最大相位差为 ;图10-2 被测天线的最大口径相位差;当rD1＋D2时，有 ; 当只知道被测天线的口径尺寸为D1时，通常采用的最小测试距离公式为 ; 2． 横向幅度条件 为确保测试精度, 通常要求被测天线的口径边缘处入射场的幅度相对于中心不得低于某值，例如0.25dB。这样就要求被测天线口径对发射天线中心的张角， 应远小于发射波瓣宽度2θ0.5。若采用小口径发射天线，这个要求容易实现。否则， 应按发射天线的实际方向图来计算，从而确定最小测试距离。 ; 3. 纵向幅度条件 如果被测天线是长度为L的端射天线，由于天线上不同点到发射天线的距离不等，因此接收天线的各点场强不等，被测天线前后两端的功率密度比为 ;10.1.3 测试场地 当测试天线辐射特性时，最理想的测试场地是自由空间， 但实际上难以办到。模拟自由空间的测试场的方法之一是建造电波暗室。它是一个室内每面均覆盖吸波材料的电磁屏蔽房间。 其房间大小应满足天线测试场的尺寸要求。例如其长度应大于最小测试距离。吸波材料能吸收投射来的电波而不产生反射， 以便达到模拟自由空间的目的。由于造价等原因，电波暗室方案通常适用于微波波段，所以通常称作微波暗室。 ; 常见测试场地都选择空旷地。不应有高架的输电线、电话线、树木以及建筑物等，以消除周围物体产生的反射波。对于地面反射的影响，可采取措施让其减至最低程度。例如选用高架天线测试场和斜天线测试场，可在一定程度上消除地面反射对天线测试场的影响。如图10-3所示的高架天线法，就采用强方向性天线作发射天线，并使其第一个零点方向指向反射点。为了进一步消除地面反射波的影响，可在反射点附近设置反射屏，反射屏的存在使反射波偏离被测天线；或者在反射点附近设置电波吸收材料，减少射向被测天线的反射波强度。图10-4所示的斜天线测试法，是把被测试天线高架并作为接收天线，辅助的发射天线靠近地面架设，适当调整发射天线高度，使自由空间方向图的最大辐射方向对准被测天线中心，零辐射方向对准地面反射点，可使地面反射减至最小。它实质上是高度不等的高架测试场。 ;图10-3 高架天线测试场 ;图10-4 斜天线测试场 ;10.2 方向图测试技术 ;10.2.2 旋转天线法 旋转天线法是最基本也是最常用的方向图测量方法，如图10-5所示。图中被测天线为接收状态，可在水平面内绕轴转动； 辅助天线为发射状态，固定不动。设收、发天线均为同向线极化或同旋向圆极化，在被测天线步进式绕轴转动一周的过程中不断地记录指示器的指示，可以得到该天线的水平面方向图。 如果将两天线口径同时转动90°，就可测出被测天线的另一个平面的方向图。 ;图 10-5 用旋转天线法测方向图 ;10.3 增益测量技术 ;10.3.1 用比较法测量天线增益 实际测量时，可按先后次序把被测天线和标准增益天线接到信号源上，并调整它们使之分别与辅助接收天线的最大辐射方向对准，调可变衰减器使接收指示装置（电表、选放或接收机）有一个合适指示。在两种状态下维持相同的指示电平， 用功率计分别测得被测天线的输入功率PinX和标准天线的输入功率PinS。因标准天线增益Gs已知，则被测天线的增益为 ; 如果用精密可变衰减器的读数表示被测天线的增益，则式（10-3-2）可改为 ;图 10-6 把被测天线作为发射天线来测量天线增益的框图 ;10.3.2 用双天线法测量天线增益 有A、B两个相同天线，其增益为G，设A、B中一个作为发射天线， 另一个作为接收天线， 收、发相距r。根据功率传输公式（10-3-1）可得被测天线的增益为 ;10.3.3 用镜像法测量天线增益 用镜像法测量天线增益只需用一副天线，但还需要一个尺寸足够大的良导电金属板。镜像法实际上是将双天线法中的第二副天线视为无限大理想导电平面另一侧的镜像。图10-7是用镜像法测量天线增益的示意图。在放入金属反射屏之前使天线与馈线匹配，放入金属屏后天线接收到屏的反射波，在传输线中形成驻波。根据驻波的大小，可以得出天线增益的大小。天线接收到的屏反射回的功率为 ;所以 ;图 10-7 用镜像法测量天线增益的示意图 ;10.4 常用测量仪器简介;图 10-8 BIRD牌天馈测试仪 ; 1. BIRD牌天馈测试仪的特点 (1) 抗干扰能力强， 对测试无限制条件。 较高的干扰信号电平将会影响其他同类测试仪的使用，